DE3625702C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Klemmen von Videosignalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei wechselspannungsmäßig gekoppelten Verstärkern geht der Gleichspannungsanteil des Videosignals verloren. Zu dessen Wiedergewinnung werden Klemmschaltungen eingesetzt, die den Maximalwert der Synchronimpulse oder das Potential der Schwarzschulter auf ein konstantes Bezugspotential festklemmen. Hierdurch werden Drifterscheinungen der vorhergehenden Bauelemente und niederfrequente Störungen kompensiert. Es wird zwischen passiven und aktiven Klemmschaltungen unterschieden. Bei passiven Klemmschaltungen wird durch Spitzenwertgleichrichtung der Synchronimpulse eine entsprechende Gleichspannung abgeleitet oder durch eine vom Ausgang eines Koppelkondensators gegen ein konstantes Potential geschaltete Diode wiedergewonnen und zu dem gleichspannungsfreien Videosignal addiert.

Bei aktiven Klemmschaltungen wird das über einen Kondensator geführte Videosignal über einen gesteuerten Schalter mit einer Gleichspannung verbunden, wenn im Videosignal der Schwarzwert übertragen wird.

Außerdem sind Klemmregelungen bekannt, bei denen ein Speicherkondensator entsprechend der Sollwert-Istwert-Differenz am Ausgang des Verstärkers während der Synchronimpulse aufgeladen und auf den Verstärkereingang gegengekoppelt wird. Diese Schaltungen sind in dem Buch "Fernsehtechnik Schwarz- Weiß und Farbe" von M. Koubeck, Franzis-Verlag, 1969, auf den Seiten 190 bis 193 beschrieben.

In der DE-AS 25 07 231 ist eine Klemmschaltung angegeben, bei der das Videosignal über einen Koppelkondensator dem Eingang eines Impedanzwandlers zugeführt ist. Das am Ausgang des Impedanzwandlers anliegende Videosignal wird einem Differenzverstärker mit nachgeschalteter Konstantstromquelle zugeführt, deren Ausgang auf den Eingang des Impedanzwandlers zurückgekoppelt ist. Der Differenzverstärker arbeitet während der ihm zugeführten Klemmimpulse als Komparator und bewirkt, daß die gesamte Schaltung einen Regelkreis bildet und der Schaltungsausgang auf ein durch den Komparator bestimmtes Bezugspotential geklemmt wird. Für den Differenzverstärker mit der nachgeschalteten Konstantstromquelle wird ein integrierter Baustein mit der Bezeichnung UTR verwendet, bei dem der Ausgangsstrom proportional zur Eingangsspannung ist.

Aus der DE-AS 25 49 626 ist eine Klemmschaltung bekannt, die einem Analog-Digital-Wandler vorgeschaltet ist. Dieser weist einen Komparator auf, dessen einem Eingang das Videosignal zugeführt ist und dessen zweitem Eingang über eine als Schalter wirkende Diode, einen gegen Masse geschalteten Kondensator und einen Pufferverstärker auf dem zweiten Eingang gegengekoppelt ist. Das Maximum eines Synchonimpulses wird jeweils mit dem bereits geklemmten Spannungspotential verglichen und die Ladung des Kondensators wird so lange verändert, bis die Spannungen an den Komparatoreingängen praktisch gleich sind. Hierdurch erfolgt die Klemmung auf den als Bezugspotential gewählten Boden des Synchronimpulses, und die Diode wird anschließend gesperrt, so daß während der aktiven Fernsehzeile das Bezugspotential zur Verfügung steht.

Aus der DE-OS 25 16 899 ist bekannt, am Ausgang eines Verstärkers die Synchronimpulse mit einem Bezugspotential zu vergleichen und hierdurch einen Kondensator zu laden, dessen Spannung über Emitterfolger und einen Kollektorwiderstand den Eingangstransistor versorgt.

In dem US-Patent 37 50 038 ist eine Klemmschaltung mit einem Differenzverstärker beschrieben, bei der die Klemmung über die Rückkopplung von Ausgang eines invertierenden Verstärkers auf die als Differenzverstärker ausgebildete Eingangsstufe erfolgt. Zum Betrieb des Verstärkers sind zwei Versorgungsspannungen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach realisierbare Schaltungsanordnung mit einem Videoverstärker zum genauen Klemmen von Videosignalen anzugeben, die keine Tastimpulse benötigt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhaft ist, daß die Schaltungsanordnung mit wenigen Bauelementen realisierbar ist. Während der Synchronimpulse bildet die Schaltungsanordnung einen Regelkreis, so daß die Genauigkeit des Gleichspannungsanteils des Videosignals - kurz als Klemmpotential bezeichnet - allein vom Komparator bestimmt wird. Es ist aufwandsmäßig besonders vorteilhaft, daß als Komparator ein Transistor verwendet wird, bei dem die Durchlaßspannung der Basis-Emitter-Diode als Bezugsspannung wirkt.

Als Integrationsglied wird in bekannter Weise ein Kondensator verwendet, der über einen Widerstand mit dem Eingang des Videoverstärkers verbunden ist. Hierdurch kann der Koppelkondensator unabhängig vom Klemmkondensator dimensioniert werden, wodurch eine gute Unterdrückung niederfrequenter Störspannungen erzielt wird. Der Eingangswiderstand der Klemmschaltung bleibt auch während der Synchronimpulse praktisch konstant.

Es ist vorteilhaft, daß der Videoverstärker und die gesamte Schaltungsanordnung nur eine Betriebsspannung benötigt. Die Verstärkung ist durch die entsprechende Dimensionierung eines Widerstandspaares einstellbar.

Die Erfindung wird anhand eines Prinzipschaltbildes und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Schaltungsanordnung zum Klemmen von Videosignalen und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das in Fig. 1 angegebene Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zum Klemmen von Videosignalen, im weiteren kurz als Klemmschaltung bezeichnet, enthält einen Videoverstärker V, dem über einen Eingang EK und einen Koppelkondensator C 1 das Videosignal VS zugeführt wird. Der Ausgang A des Videoverstärkers ist mit einem ersten Eingang (-) eines Komparators COM verbunden, dessen zweiter Eingang (+) an eine Bezugsspannungsquelle SC angeschaltet ist. Der Ausgang des Komparators ist über ein Integrationsglied IG auf den Schaltungseingang zurückgeführt.

Bei der Erklärung der Funktionsweise der Klemmschaltung wird angenommen, daß das Videosignal negativ gerichtete Synchronimpulse enthält, wobei die Bildinformation stets positiver ist, und daß ein nicht invertierender Videoverstärker verwendet wird. Während des Empfangs eines Synchronimpulses arbeitet die Klemmschaltung als Regelkreis. Sobald die Spannung am Ausgang A und damit am ersten Eingang (-) des Komparators ein an seinem zweiten Eingang anliegendes Bezugspotential unterschreitet, wird das Integrationsglied E in den Regelkreis eingeschaltet. Dieses verändert die Spannung am Eingang EV des Videoverstärkers so lange, bis die Spannung am Ausgang A und die Bezugsspannung praktisch übereinstimmen und damit die Spannung des Impulsbodens auf dem Bezugspotential UC geklemmt wird. Nach Beendigung des Synchronimpulses wird der Regelkreis vom Komparator COM aufgetrennt und das Integrationsglied IG sorgt als Speicher für die restliche Dauer der Fernsehzeile für einen gleichbleibenden Arbeitspunkt des Videoverstärkers und damit für ein gleichbleibendes Gleichspannungspotential des Videosignals VS.

Als Videoverstärker kann ein Differenzverstärker verwendet werden, wobei dem ersten Eingang das Videosignal zugeführt wird und der Ausgang des Integrationsgliedes zweckmäßigerweise auf den zweiten Eingang geschaltet ist.

Als Integrationsglied kann beispielsweise ein I-Regler, ein Tiefpaß oder ein Kondensator verwendet werden. Durch das stets gegebene I-Verhalten ist der Regelfehler praktisch Null.

Als Komparator kann ebenfalls ein Differenzverstärker verwendet werden.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird ein Videoverstärker mit zwei komplementären Transistoren T 1 und T 2 verwendet. Die Basis des ersten Transistors T 1 (NPN-Typ) bildet den Verstärkereingang EV, dem das Videosignal über den Koppelkondensator C 1 zugeführt wird. Sein Kollektor ist mit der Basis des zweiten Transistors T 2 (PNP-Typ) verbunden, dessen Emitter auf einen Anschlußpunkt B für das positive Versorgungspotential geführt ist. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors ist ein Widerstand R 3 geschaltet. Der Emitter des ersten Transistors T 2 ist über einen ersten Widerstand R 1 mit dem Kollektor des zweiten Transistors T 2 verbunden. Außerdem liegt der Emitter des ersten Transistors über einen zweiten Widerstand R 2 an Masse. Der Kollektor des zweiten Transistors T 2 bildet den Ausgang A der Klemmschaltung. Die Verstärkung wird im wesentlichen von R 1 und R 2 bestimmt; es gilt:

Die Schaltungsanordnung dieses Verstärkers ist an sich bekannt.

An den Ausgang A ist über einen vierten Widerstand R 4 die Basis eines dritten als Komparator arbeitenden Transistors T 3 (NPN-Typ) verbunden, dessen Emitter an Masse liegt und dessen Kollektor über einen fünften Widerstand R 5 an den Anschlußpunkt B geführt ist. An den Kollektor des dritten Transistors T 3 ist über eine Diode D ein Klemmkondensator C 2 als Integrationsglied angeschlossen, dessen zweiter Anschluß an Masse liegt. Der Verbindungspunkt von Diode (deren Kathode) und Kondensator ist über einen sechsten Widerstand R 6 auf den Verstärkereingang EV rückgeführt.

Die Funktion entspricht im wesentlichen der des Prinzipschaltbildes. Während eines Synchronimpulses wird der Transistor T 3 gesperrt, wobei die Schaltschwelle (Durchlaßspannung der Basis-Emitter-Diode) hier als Bezugsspannung wirkt. Der Klemmkondensator C 2 wird nun über den fünften Widerstand R 5 und die Diode D positiv aufgeladen. Über den sechsten Widerstand R 6 wird somit auch der Verstärkereingang EV so lange positiver, bis der Regelvorgang durch Ansteigen des Potentials am Ausgang A beendet wird. Hierdurch ergibt sich eine Klemmung des Videosignals - genauer des Impulsbodens der Synchronimpulse - am Ausgang A auf ein Potential, das nur geringfügig oberhalb des Massepotentials liegt. Außerhalb der Synchronimpulse wird durch das positivere Videosignal der Transistor T 3 durchgeschaltet, wodurch die Diode D sperrt und der Klemmkondensator C 2 im wesentlichen seine Ladung beibehält. Die Entladezeitkonstante ist durch den Klemmkondensator, den Widerstand R 6 und den Eingangswiderstand des Videoverstärkers festgelegt. Die Ladezeitkonstante ist durch den fünften Widerstand R 5 und die Größe des Klemmkondensators bestimmt. Der Koppelkondensator C 1 und damit die untere Grenzfrequenz des Videoverstärkers kann praktisch unabhängig von den Zeitkonstanten dimensioniert werden. Drifterscheinungen des Videoverstärkers und der Diode werden mit ausgeregelt.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zum Klemmen von Videosignalen mit einem Videoverstärker (V), dessen Verstärkereingang (EV), das Videosignal (VS) über einen Koppelkondensator (C 1) zugeführt wird, und mit einem an den Ausgang des Videoverstärkers angeschaltetem Komparator (COM), dessen Ausgang auf den Verstärkereingang (EV) rückgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Videoverstärker (V) mit zwei komplementären Transistoren (T1, T2) vorgesehen ist, bei dem der Emitter des ersten Transistors (T1) über einen ersten Widerstand (R1) mit dem Ausgang bildenden Kollektor des zweiten Transistors (T2) und über einen zweiten Widerstand (R2) mit Masse verbunden ist und daß der Kollektor des ersten Transistors (T1) mit der Basis des zweiten Transistors (T2) verbunden ist, dessen Emitter an das Versorgungsspannungspotential (+) geschaltet ist, und daß als Komparator (COM) ein Transistor vorgesehen ist, dessen Basis an den Verstärkerausgang angeschaltet ist und dessen Kollektor über eine als Schalter wirkende Diode (D) mit einen als Integrationsglied wirkenden Klemmkondensator (C2) geführt ist und über einen Widerstand (R6) mit dem Verstärkereingang (EV) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Versorgungsspannung vorgesehen ist.